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Koordinative Bindung

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Die Autor*innen
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André Otto
Koordinative Bindung
lernst du in der 11. Klasse - 12. Klasse - 13. Klasse

Koordinative Bindung Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Koordinative Bindung kannst du es wiederholen und üben.
  • Beschreibe die Bildung der koordinativen Bindung.

    Tipps

    Ammoniak ist eine Lewis-Base. Kann Ammoniak Elektronen aufnehmen oder eher abgeben?

    Lösung

    Lewis betrachtet bei seiner Säure-Base-Theorie die Elektronen. Verbindungen, die Elektronen abgeben können, also Elektronendonatoren, sind Lewis-Basen. Verbindungen, die Elektronen aufnehmen können, also Elktronenakzeptoren, sind Lewis-Säuren.

    Reagiert nun eine Säure mit einer Base, dann gibt die Base das freie Elektronenpaar vollkommen an die Säure ab und bildet die koordinative Bindung aus.

    Ein Beispiel ist die Reaktion von Ammoniak mit einem Proton. Ammoniak bindet über sein freies Elektronenpaar am Stickstoff und es bildet sich das Ammonium-Ion.

  • Entscheide, ob es sich um eine Lewis-Base oder eine Lewis-Säure handelt.

    Tipps

    Lewis-Basen verfügen über ein freies Elektronenpaar.

    Lewis-Säuren sind Elektronenakzeptoren.

    Lösung

    Das Säure-Base-Konzept von Brönsted hat sich ausschließlich auf die Übertragung von Protonen bezogen. Dieses Konzept hat Lewis erweitert und betrachtet nun die Elektronen.

    Lewis-Basen sind Elektronendonatoren, also Verbindungen, die über ein freies Elektronenpaar verfügen, wodurch sie koordinative Bindungen eingehen können. Stickstoff ist durch das freie Elektronenpaar am Stickstoff eine Lewis-Base. Auch Wasser besitzt am Sauerstoff zwei freie Elektronenpaare und ist somit eine Lewis-Base.

    Lewis-Säuren sind dagegen Elektronenakzeptoren, also Verbindungen, die Elektronen aufnehmen können. Hierzu gehören das Proton und auch Bortrifluorid.

  • Formuliere die Reaktionsgleichungen zu folgenden Komplexen.

    Tipps

    Sieh dir die Abbildungen an. Aus welchen Bestandteilen besteht der Komplex?

    Allgemein besteht ein Metallkomplex aus Zentralion und Liganden.

    Lösung

    Zur Bildung eines Metallkomplexes wird als erstes ein Metallion benötigt. Häufig ist dies ein Ion der Übergangsmetalle, da diese über freie d-Orbitale verfügen. In diesen Beispielen sind es $Ni^{2+}$, $Fe^{3+}$ und $Al^{3+}$.

    Außerdem werden Liganden benötigt. Eine häufige Anzahl bei Liganden ist 2, 4, 5 und 6. Die Art der Liganden kannst du aus der Struktur entnehmen. In diesem Fall sind es Cyanido-Liganden $CN^-$, Chlorido-Liganden $Cl^-$, Hydroxido-Liganden $OH^-$ und Wasserliganden $H_2O$.

  • Entscheide, in welchen Beispielen eine koordinative Bindung vorliegt.

    Tipps

    Eine koordinative Bindung entsteht, wenn eine Lewis-Base das freie Elektronenpaar an eine Lewis-Säure abgibt.

    Lösung

    Eine koordinative Bindung entsteht zwischen einer Lewis-Base und einer Lewis-Säure. Dabei ist die Lewis-Base der Elektronendonator. Sie besitzt ein freies Elektronenpaar, welches zur Ausbildung der Bindung genutzt werden kann. Lewis-Basen sind z.B. Wasser und Ammoniak.

    Lewis-Säuren sind Elektronenakzeptoren. Sie besitzen also freie Orbitale, die Elektronen aufnehmen können. Besonders geeignet sind hier die Übergangsmetalle mit ihren freien d-Orbitalen.

    Das Besondere einer koordinativen Bindung ist also, dass beide Bindungselektronen von einem Reaktionspartner stammen.

    Die Bindungen in Wasser, Ammoniak und in der Aminosäure sind kovalent und die Bindung zwischen Ethanolat-Ion und Natrium-Ion sind ionisch. Nur im Komplex $ [Cr(CN)_4(Cl)_2]^{3-}$ liegen koordinative Bindungen zwischen Zentralion und Liganden vor.

  • Benenne die Bestandteile einer Komplexverbindung.

    Tipps

    Komplexverbindungen entstehen durch eine Lewis-Säure-Base-Reaktion.

    Es werden koordinative Bindungen gebildet.

    Lösung

    Eine Komplexverbindung besteht grundsätzlich aus einer Lewis-Säure, also einem Elektronenakzeptor, und aus einer (meist mehreren) Lewis-Basen, also einem Elektronendonator.

    Die Lewis-Säure ist in der Regel ein Ion eines Übergangsmetalls. Dieses wird auch als Zentralion bezeichnet, weil es sich in der Mitte der Komplexverbindung befindet.

    An dieses Zentralion binden durch koordinative Bindungen die Liganden. Das sind Verbindungen, die über Atome mit freien Elektronenpaaren verfügen, wie zum Beispiel Wasser oder Ammoniak.

  • Bestimme die Farbe folgender Komplexe.

    Tipps

    Erinnere dich an Verbindungen, die du kennst. Rost ist eine Eisenverbindung und bräunlich-orange. Kupferdächer werden mit der Zeit bläulich-grün.

    Lösung

    Komplexverbindungen sind häufig farbig. Grund dafür sind die Liganden, die die Elektronenverteilung der d-Orbitale beeinflussen. Wenn also Liganden koordinieren, werden Verbindungen oft bunt. Gerade Wasser ist ein guter Ligand und während wasserfreie Salze oft farblos sind, zeigen die Salze mit Kristallwasser eine charakteristische Farbe.

    Wenn du dir dabei einige typische Farben merkst, kannst du Metallionen ganz leicht erkennen. Eisen(III)-Salze sind häufig gelb, Nickelsalze sind hellgrün, Kupfersalze sind blau und Cobaltsalze pink-violett.

    Zink und Silbersalze dagegen sind nicht farbig, da ihre d-Orbitale voll besetzt sind und die Liganden so keinen Einfluss auf die Verteilung nehmen können.

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